两轮自平衡机器人属于轮式移动机器人范畴,具有结构简单、体积小、重量轻、运动灵活等优点,在民用、军用中有广泛的应用前景。同时由于其不稳定的动态特性,两轮自平衡机器人成为验证各种控制算法的理想平台。本文针对两轮自平衡机器人系统复杂非线性、不稳定、高耦合的特点,对其运动控制及自平衡控制进行了深入的研究,并引入电磁导航,使设计的机器人系统可以沿着预设轨迹完成自主循迹的任务。首先,在分析和借鉴国内外两轮自平衡机器人的基础之上,设计了电磁导航自平衡移动的机器人系统,并对其工作原理及主要功能模块的元器件做了详细的介绍。其次,通过分析两轮自平衡机器人的运动规律,利用拉格朗日方程的原理对整个系统进行动力学建模。并且对系统动力学模型进行解耦合,经过解耦合后机器人系统等价为两个相互独立的单输入单输出系统,分别为机器人速度控制系统和姿态控制系统。并利用神经网络模型参考自适应控制方法,分别针对机器人的速度控制和姿态控制设计相应的神经网络模型参考自适应控制系统,并对其进行仿真验证。最后,进行了两轮自平衡机器人的电磁导航仿真实验,实现了机器人按规定轨迹自主循迹行驶的任务。